動(dòng)態(tài)壓電常數和靜態(tài)區別及相關(guān)物理應用

一、壓電系數d33的定義：

壓電系數d33是指材料在壓力作用下產(chǎn)生的電荷量與施加在材料上的壓力之比。它是壓電材料的重要參數,在聲學(xué)、電聲、超聲波、振動(dòng)傳感器等領(lǐng)域都有廣泛的應用。d33的值越大,說(shuō)明材料的壓電效應越強,可以產(chǎn)生更大的電荷量和更高的靈敏度。常見(jiàn)的壓電材料有鉛鍇酸鉛、鉛鎂鈮酸鈦、聚偏氟乙烯等。

d33的測量方法一般采用壓電測試儀進(jìn)行,通過(guò)施加不同大小的壓力并測量產(chǎn)生的電荷量,求得d33的值。在實(shí)際應用中,需要根據具體的應用場(chǎng)景選擇合適的壓電材料和適當的d33值。

二、壓電系數d33計算公式

d33=Dt/U。在壓電晶片上加U這么大的應力，壓電晶片在厚度上發(fā)生了Dt的變化量，d33越大，發(fā)射靈敏度越高，壓電系數d33計算公式就是d33=Dt/U。壓電系數是壓電體把機械能轉變成電能或把電能轉變成機械能的轉變系數，反應壓電材料彈性性能與介電性能之間的耦合關(guān)系。

三、動(dòng)態(tài)壓電常數和靜態(tài)壓電常數區別

壓電常數(Piezoelectric Constant)是壓電體把機械能轉變?yōu)殡娔芑虬央娔苻D變?yōu)闄C械能的轉換系數。它反映壓電材料彈性（機械）性能與介電性能之間的耦合關(guān)系。選擇不同的自變量（或者說(shuō)測量時(shí)選用不同的邊界條件），可以得到四組壓電常數d、g、e、h，其中較常用的是壓電常數d。
    其中壓電常數d33是表征壓電材料性能的*常用的重要參數之一，一般陶瓷的壓電常數越高，壓電性能越好。下標中的**個(gè)數字指的是電場(chǎng)方向，**個(gè)數字指的是應力或應變的方向，“33”表示極化方向與測量時(shí)的施力方向相同。
    當沿極化方向（Z軸）施加壓應力T3時(shí)，在電極面A3上產(chǎn)生的電荷密度σ3 = d33T3。在MKSQ制中，電位移D3 =σ3，則D3 = d33T3，同理，沿X軸和Y軸分別施加機械應力T1和T2，在電極面A3上所產(chǎn)生的電位移為：D3 = d31T1，D3 = d32T2。若晶體同時(shí)受到T1，T2和T3的作用，電位移和應力關(guān)系為：D3 = d31T1+d32T2+d33T3，對于用來(lái)產(chǎn)生運動(dòng)式振動(dòng)的材料來(lái)說(shuō)，希望具有大的壓電常數d。

四、壓電系數的物理意義

壓電系數的物理意義在于描述材料在機械應力和電學(xué)性能之間的耦合行為。具體來(lái)說(shuō)，它反映了材料在單位應變下產(chǎn)生的極化電荷或者是單位極化電場(chǎng)下的應力。這種耦合關(guān)系表現為，當壓電體受到機械應力作用時(shí)，會(huì )產(chǎn)生電勢差，即機械應力導致材料內部正負離子的相對位移，從而改變了電荷分布；反之，當壓電體受到電場(chǎng)作用時(shí)，會(huì )產(chǎn)生形變，即電場(chǎng)導致材料產(chǎn)生機械應變。壓電系數的大小是評價(jià)壓電材料性能的重要指標之一，較大的壓電系數意味著(zhù)材料具有更強的壓電效應，能夠在應變時(shí)產(chǎn)生更多的電荷輸出，從而提高傳感器和振動(dòng)器的效率和靈敏度。

五、推薦試驗相關(guān)儀器：華測壓電系數d33測試儀HCYD-800

技術(shù)參數

1超高范圍：100到10,000 pC/N，

2精度Accuracy±2%±1 pC/N；負載：1.0uF；

3高范圍：10到1000 pC/N，

4精 度：±2%±1 pC/N，負載：1.0uF；

5低范圍1到100 pC/N

6精度±2%±0.1 pC/N，負載: 1.0uF；

7超低范圍d33 0到10 pC/N，

8精度y:±2%±0.01 pC/N，負載: 0.1uF；

產(chǎn)品特點(diǎn)：

1、樣品極化方向識別功能；

2、測試頻率：調節范圍30Hz到300Hz，精度：±0.1Hz；

3、測試載荷：靜態(tài)力10N，振蕩測試載荷：0.05N到0.5N可調；

4、電容測量范圍：10 pF到 0.1 μF，精度： ±2%±1 pF；

5、損耗測量范圍：0.0000 to 0.2000，精度：±2%±0.0001；

6、*大樣品尺寸：極化方向50mm，*大直徑136mm；

7、*大樣品重量：1KG;

8、軟件校準功能：可通過(guò)計算機對設備進(jìn)行校準；

9、獨立控制器控制：直接通過(guò)控制器對設備進(jìn)行控制測試，并且可存儲和通過(guò)控制屏幕顯示測試結果；